196866. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés több kisteljesítményű magnetron közös munkaterű időosztásos folyásiszögű működtetésére
1 196 866 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés több kisteljesítményű magnetron közös munkaterű működtetésére állandó frekvenciájú, lüktető anódfeszültséget szolgáltató generátor segítségével, és olyan célszerű áramköri megoldással, amely kiküszöböli a párhuzamos üzemmódból adódó káros jelenségeket (interferenciák, kisülések stb.) és növeli a munkatérbe jutó teljesítményt. Az ipari gyakorlatban ismeretesek különféle mikrohullámú — főleg melegítési — technológiák. Ezeknél kizárólag nagyteljesítményű, több kilowattos magnetronokat alkalmaznak mikrohullámú energiakeltőként. Ezek a generátorok általában 30—50%-os hatásfokkal dolgoznak, vízhűtést igényelnek, bonyolult és igen költséges tápegységről üzemelnek. A nagyteljesítményű magnetronokban az egyedi, vagy kisszériás adócsöveket használják, amelyek igen drágák. Nem elhanyagolhatók e berendezések érintésvédelmi és biztonságtechnikai kialakításának költségei sem. Ugyanakkor a háztartási mikrohullámú készülékkel kapcsolatban kifejlesztésre kerültek 1 kW körüli teljesítményű magnetronok. Ezek mechanikus részei fémtömegcikk technológiával készülnek, áruk viszonylag alacsony, hatásfokuk 70—80% körül van. Rendkívül egyszerű és olsó lüktető anódfeszültségű tápegységet igényelnek. A lüktető anódfeszültség ezeket a magnetronokat, amplitúdójától függő nagyságú folyási szögnek megfelelően működteti, de a folyási szögek értéke minden esetben kisebb 180°-nál. Az ilyen típusú ismert magnetronok felhasználása zömmel az ételmelegítőkre korlátozódik, mivel az ipari anyagkezelési technológiák nagyobb teljesítményeket igényelnek. Ezeknek az igényeknek a kisteljesítményű magnetronok csak akkor tudnának eleget tenni, ha lenne olyan megoldás, amellyel egy munkatérre több magnetron lenne kapcsolható, az egyidejű működés káros hatásai, mint pl. az interferenciák, kisülések és zárlatok nélkül. A kisteljesítményű magnetronok meghajtására vonatkozó ismert megoldások az alábbiak: A 3.735.237 lajstromszámú US szabadalmi leírás célul tűzi a magnetron anódtranszformátor vasmag csökkentését. Ezt olyan módon éri el, hogy a hálózati 50—60 Hz frekvencia helyett nagyfrekvenciás áramot alkalmaz. A 3.862.390 lajstromszámú US szabadalmi leírás hasonló célt tűz ki mint az előző, de a nagyfrekvenciát hálózatról meghajtott astabil multivibrátorral állítják elő, és a magnetron teljesítményét tirisztoros áramkörrel szabályozzák. A 3.973.165 lajstromszámú US szabadalmi lcfrás szintén az anódtrafó vasmagjának csökkentését tűzte célul. Ezt olyan módon éri el, hogy hálózatról, egyenirányított árammal meghajtott, induktív csatolású szinusz oszcillátort működtet, melynek kollektor körében helyezkedik cl az anódtrafó (inverter) primer köre. Az áramkör egy hangolással beállított magas frekvencián működik. ' A felsorolt szabadalmak szerinti ismert megoldások csupán egy-egy magnetron működtetésére alkalmasak, néhány száz watt átlagteljesítmény mellett. A nagyfrekvenciát előállító impulzusgcncrátorok, illetve szinusz oszcillátor aktív elemei tranzisztorok, így több kilowattos impulzus teljesítmény előállítására nem alkalmasak. További hátrány, hogy ezen szabadonfutó áramkörök több magnetronnak egy munkatérre való időosztásos üzemeltetését sem teszik lehetővé. Ezen ismert megoldások — ahogy a szabadalmi lefrái sok is hangsúlyozzák — kizárólag a háztartási ételmelegítőkban alkalmazhatók. A technika fejlődésével növekvő igény mutatkozik a mikrohullámú ipari élelmiszer pasztörizálók, a takarmány, fa és kerámia szárító, a gumivulkanizáló stb. berendezések iránt, amelyek teljesítmény igénye 10—50 kW közé esik. A találmány szerint feladatul tűztük ki nagyobb teljesítményű magnetronok közös munkatérre való működtetését a párhuzamos üzemből adódó káros jelenségek kiküszöbölése mellett. Felismertük, hogy több kilowatt mikrohullámú teljesítmény előállítható több kisteljesítményű (0,8—1,5 kW) magnetron segítségével, oly módon, hogy a szokásos lüktető anódfeszültséggel meghajtott, és impulzus üzemmódban sugárzó magnetronok névleges átlagteljesítményét megtartva, impulzus teljesítményüket megnöveljük. Felismertük továbbá, hogy az így üzemelő magnetronok lüktető egyenfeszültségének fázisait úgy kell megválasztani, hogy a lesugárzott tcljesftményimpulzusok egyidejűsége kizárt legyen. Az így üzemelő magnetronok egy munkatérre kapcsoltaitók és ott teljesítményük összegeződik. A találmány szerint kitűzött feladatot olyan több kisteljesítményű magnetron közös munkaterű működtetésére alkalmas kapcsolási elrendezéssel oldjuk meg, amelynél lüktető anódfeszültséget szolgáltató generátort alkalmazunk. A megoldás lényege, hogy a generátor alacsonyfrekvenciás többfázisú teljesítmény generátor, amelynek kimeneteire anódtranszformátorok primer tekercsei csatlakoznak, minden primer tekercshez legalább egy szekunder tekercs tartozik, amelyek egyik kivezetése földpontra van kötve, a szekunder tekercsek másik kivezetéseire egy-egy fcszültségkétszerező pufferkondenzátoros bemeneté csatlakozik, a feszültségkétszerezők másik bemenete földpontra van kötve, kimenetűk pedig a magnetronok bemenetére csatlakozik. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy előnyös kiviteli alakja esetén az alacsonyfrekvenciás többfázisú teljesítménygcncrátor villamos hálózat. További előnyös kiviteli alak esetén az anódtranszformátorok primer tekercseihez egy-egy szekunder tekercs tartozik, amelyek földpontra kötött középleágazással vannak ellátva. További előnyös kiviteli alaknál minden primer tekercshez két-két galvanikusan független kivezetésekkel rendelkező szekunder tekercs tartozik. A találmány egy további előnyös kivitele szerint az anódtrafók magnetron fűtőáram tekercseket is tartalmaznak, így a magnetronok fűtéséhez nem szükséges külön trafó. A találmányt az alábbiakban részletesen rajzok alapján ismertetjük. A rajzokon az 1. ábra a kapcsolási elrendezés egy példaképpeni kialakítását, a 2/a. ábra a meghajtó szinuszos anódfeszültség jelalakját, a 2/b. ábra a magnetron által leadott mikrohullámú teljesítmény görbéjét, a 3. ábra pedig a 2/a. és b. ábrák szerinti görbéket, valamint az összegezett teljesítménygörbét ábrázolja 3 fázisú meghajtás esetére. Amint az 1. ábrán látható a találmány példaképpeni kialakításánál az 1, 2,3,4,5 és 6 magnetronok a közös 16 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
